上述各种致病因素可经IgE或非IgE抗体介导的途径，激活或不激活补体系统，以及非免疫介导的途径，最终引起肥大细胞的脱粒作用，释放出多种生物活性介质而引起荨麻疹的产生。肥大细胞脱粒的机制甚为复杂，尚未完全清楚。第一步为细胞内cAMP水平出现降低。第二步为细胞外钙离子进入细胞之内，经一系列的反应最终引起细胞内肌蛋白纤维的收缩而将颗粒排出。CAMP浓度受腺苷酸环化酶影响。当该酶受到抑制时则cAMP的生成减少。还受磷酸二脂酶（PDE）活性的影响，当PDE活性增高时，cAMP的降解增多，生成减低。此外，cAMP与cGMP之比值对脱粒的发生亦起着重要作用，cGMP浓度增高时，比值降低，亦可导致脱粒。肥大细胞脱粒过程中释放出各种介质，其中，以组胺为最重要，包括H1与H2受体起作用者。它可直接或反射地引起平滑肌收缩，增加小静脉内皮细胞间的距离，从而增加小血管的通透性，并有扩张血管和致瘙痒作用。其他如激肽及其有关酶系统、前列腺素、白三烯、纤溶系统、补体等与荨麻疹的产生亦有关联。常为一个介质出现后又激发其他介质的活性而产生连锁反应，临床表现的严重程度可有不同。